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이틀 걸리던 코로나 검사가 단 17분에… 국내연구진이 해냈다
조선일보
Date: Dec 3, 2020

현장에서 17분 내에 코로나 검사를 할 수 있는 진단장비가 국내에서 개발됐다.

기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 교수) 연구진은 “나노물질을 이용해 코로나 바이러스를 17분 내에 정확히 검출하는 현장진단(POC) 기술을 개발했다”고 3일 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’에 발표했다. 연구는 이재현 IBS 연구위원(연세대 고등과학원 교수)과 하버드 의과대학 이학호 교수 연구진과 공동으로 진행됐다.

 

◇이틀 걸리는 검사 단 17분만에

/IBS
 

현재 사용되는 코로나 표준검사방법은 ‘역전사 유전자 증폭방법(RT-PCR)’이다. 유전 물질인 RNA를 DNA로 변경한 후 DNA를 증폭하여 양을 측정하는 검사다. RT-PCR은 정확도는 높지만, 바이러스 검출에만 수 시간 이상이 소요된다. 또한 고가의 대형장비를 갖춘 병원·연구소 등으로 검체를 운송해 진단하기 때문에 과정이 복잡하고 비용도 많이 든다. 연구진은 “현재 쓰이는 장비는 높은 정확도를 가지고 있지만, 장비 검사 시간만 약 1~2시간이 걸리고 검체를 채취해 병원에 보내는 것까지 합하면 하루 이틀은 걸린다”라고 설명했다.

/IBS
 

연구진은 코로나 검사에 나노 물질을 적용했다. ‘플라스모닉물질’이라는 나노 물질과 자성 물질을 결합해 ‘마그네토 플라스모닉 나노입자(MPN)’를 개발한 것이다. 플라스모닉물질은 금속 나노입자 표면에 특정파장의 빛을 쬐면 열에너지를 방출하는 현상을 보이는 물질이다.

 

◇작고 가벼우면서도 정확도는 99%

연구진이 개발한 코로나 진단 장비 ‘nanoPCR’의 원리는 이렇다. 특정 파장의 빛을 쏘면 검체가 섞인 용액이 뜨거워진다. 나노물질이 빛에 반응하기 때문이다. 이후 기존 PCR 장비보다 온도 변화를 고속으로 구현해 유전자를 증폭한다. 반응이 끝난 후 자석을 이용해서 나노물질을 제거하면 형광 빛을 띄는 유전물질만 남는다. 형광의 세기를 통해 코로나 양성과 음성을 판단하면 된다. 연구진은 “유전물질의 증폭과 검출을 동시에 해내면서 소량의 유전물질로도 정확한 검출을 할 수 있다”고 설명했다.

연구진은 nanoPCR로 실제 코로나를 진단하는 환자검체시험을 진행했다. 그 결과 환자 1명 샘플분석을 약 17분 만에 마쳤으며, 150명의 감염 여부를 정확히 판정했다(75명 양성, 75명 음성 샘플). RT-PCR 수준의 정확도(99%)를 갖추면서도 진단시간은 획기적으로 단축한 것이다. 또 개발한 장비는 작고 가볍다. 가로와 세로가 15cm, 높이가 18.5cm이고 무게는 3kg다. 현장에서 손쉽게 사용할 수 있는 것이다.

/IBS
 

천진우 단장은 “코로나뿐 아니라 앞으로 다양한 바이러스 전염성 질병진단에 유용한 플랫폼으로 활용될 것으로 기대한다”며 “다만 이번 연구는 실험실 수준의 연구 성과로서, 진단기기 상용화와 실제 현장 배치를 위해서는 후속 개발연구가 필요하다”고 밝혔다.

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